Recuperação do calor de um efluente primário para aquecimento de lamas de um reactor anaeróbio

O presente trabalho tem como principal objectivo o estudo da possibilidade de recuperação de calor de um efluente proveniente do tratamento primário da fábrica do grupo Portucel Soporcel (fábrica produtora de pasta de papel), para o aquecimento da corrente de lamas do digestor anaeróbio da SimRia S.A. – ETAR Norte, (ambas localizadas em Cacia, distrito de Aveiro). A solução consiste na implementação de um sistema de permuta térmica entre estas duas correntes, constituído fundamentalmente por dois permutadores de placas em espiral, montados em paralelo que operam em contra-corrente. Segundo este novo sistema de aquecimento, as lamas abandonam o digestor anaeróbio da mesma ETAR a um caudal de 110 m3/h, que se dividirá em duas linhas, sendo admitidas em cada permutador a 55 m3/h e a uma temperatura de 32 ºC regressando ao digestor a uma temperatura de 37 ºC (temperatura óptima a que ocorre a digestão anaeróbia das lamas). O efluente disponível, abandona o tratamento primário da Portucel, a 45 ºC e é encaminhado até aos permutadores da SimRia S.A., onde vai trocar calor com as lamas e regressa à Portucel a 40ºC, sendo admitido nas torres de arrefecimento da fábrica de papel. A nova instalação proposta pretende substituir a actual existente na ETAR em causa, em que a corrente de água que aquece as lamas, circula num circuito fechado entre um único permutador e uma caldeira, alimentada com o biogás que se produz no digestor anaeróbio, e que é responsável pelo controlo da temperatura da corrente de água. Pretende-se que a implementação deste novo método de aquecimento de lamas seja uma alternativa económica relativamente ao actual sistema, uma vez que vai substituir a corrente de biogás alimentada à caldeira podendo este recurso ser transformado em energia eléctrica e posteriormente comercializada. A análise financeira realizada ao projecto demonstrou que o projecto é rentável, uma vez que, a diferença entre todos ganhos e custos ao fim dos 10 anos de vida útil estimados é de cerca de 150 000,0 €. O período de retorno do investimento é alcançado no final dos primeiros 6 anos e a taxa interna de rentabilidade obtida foi de 36 %. Posteriormente incluiu-se neste estudo a possibilidade de tratamento das lamas geradas na fábrica da Portucel na ETAR da SimRia recorrendo a um terceiro digestor. Conclui-se que se trata duma opção vantajosa, uma vez que permite obter um caudal de biogás 44 m3/h, que convertido em potência permite obter 150 kW que poderá ser aproveitado para produção de energia ou comercializado gerando uma receita adicional de 130 000,0 €/ano para as entidades envolvidas.

The present work has as main objective to study the possibility of recovering the heat from the effluent from the primary treatment of Portucel Soporcel factory, to warm the anaerobic digester sludge current of SimRia S.A. - North WWTP (both located in Cacia, Aveiro). Thus, the solution it’s to implement a system of heat exchange between this fluids, consisting of two spiral plate heat exchangers mounted in parallel operating in countercurrent. Under this new heating system, the anaerobic digester sludge leaves the anaerobic digester with a flow of 110 m3 / hr, which splits in two lines, being admitted with a flow of 55 m3/hr on the heat exchanger to a temperature of 32 ° C returned to the digester at a temperature of 37 °C (optimum temperature is that a naerobic digestion of sludge). The available effluent, leaving the primary treatment of Portucel, at 45 ° C and its routed to the SimRia SA heat exchangers where it will exchanging heat with the sludge current and returns to Portucel at 40 °C, being admitted to the cooling towers. The new facility proposes to replace the existing wastewater treatment plant in concerned, where the water current that heats the sludge, circulates in a closed circuit between a single heat exchanger, and a boiler fueled with biogas that is produced in the anaerobic digester, and is responsible for controlling the temperature of the water current. The financial project analysis shows that this study its very profitable, since the difference between all income and all costs after 10 years of estimated useful life its €150 000. The period of return on investment is achieved by the end of the sixth year and internal rate of return achieved its 36%. Later in this study it was included the possibility of treatment of Portucel sludge current in the WWTP plant SimRia S.A., using a third anaerobic digester. It’s concluded that it is a very advantageous option, because it allows obtaining a biogas flow of 44 m3/h, which allows to get converted to 150 kW power that can be used for energy production or marketed generating an additional income of € 130 000 each year for those involved entities.